石油作為二十世紀以及二十一世上半葉最重要的能源和化工原料,其優勢是顯而易見
的。石油是液體,比起煤來,開採、運輸和加工的成本都低得多。然而,作為不可
再生的資源,石油資源枯竭已經指日可待。據最近的一項研究,同樣作為能源的天
然氣將在四分之一個世紀之內枯竭,石油會長一些,但最多也就是比天然氣長一倍。
那麼人們自然會想到,石油資源枯竭後人類社會會是什麼樣子。
戰略意義上的問題,留給專家去研究。我只是從能源和化學角度來探討人類的生活
將會有何種變化。
首先,由於石油化工興起而衰落的煤化工將逐步復興並且越來越重要。煤比之石油
作為能源和原料,缺點在於運輸不便,燃燒污染強。但是當石油資源枯竭之後,人
們必須重新回到使用煤,並且採用新技術來解決煤的缺點。已經日趨成熟的煤的液
化和氣化技術正是希望。煤的污染,主要是因為其含硫偏高。因此煤的液化就是將
煤分解為小分子並且要包括脫硫的過程。
另外一個更為清潔,甚至比石油還要清潔的替代能源是酒精。目前生產的酒精,一
是通過石油化工,將某些石油產品如乙烯進行加工,另外一法就是從澱粉分步發酵。
分步,第一步就是將澱粉分解為葡萄糖,第二步才將葡萄糖分解為酒精。這兩步反
應都是生物化學反應,需要酶的催化。顯然,第一種方法在石油枯竭之後已經不適
用,第二種方法就是需要消耗糧食。但是,如果投資研究不消耗糧食的發酵方法,
理論上和實際上都完全是可行的。從化學上說,纖維素和澱粉的成分是一樣的,都
是葡萄糖的聚合物,只是結構不同。內部的化學鍵是不同的,澱粉是順式,纖維素
是反式。在分子水平上,澱粉的分子是螺旋狀,而纖維素的則是鏈狀。就是這一點
差別,就需要兩種不同的酶來將這兩種高分子分解成葡萄糖單體。這就是為什麼人
類只能消化糧食而不能消化草,而食草類動物如馬牛羊等等卻可以吃草的原因,那
就是人體內的酶只能分解澱粉,而牛馬羊體內的酶卻可以分解纖維素。如果人類能
仿造分解纖維素的酶製成催化劑,那麼人類從纖維素製造酒精得技術問題就解決了。
於是,遍地的野草都可以成為製造酒精的原料,這是幾乎取之不盡的可再生的能源
和原料。從化學反應上說,從酒精到乙烯只是一步之遙,而乙烯正是現代有機化工
的基礎原料。這樣,現代有機化工的結構還可以基本維持不變。
如果單說能源,則還有其他形式的能源,比如核能、太陽能、風能等。核能現在已
經大量應用於發電,但是太陽能和風能目前還是受氣候的限制而無法達到穩定,因
此只能作為輔助能源。
許多人都看好氫作為能源,我卻很表示懷疑,因為氫的生產本身就需要大量能源。
何況氫的危險性是著名的,即使貯存技術改進,使用上和現有的能源還是很不同。
相比之下,如果採用酒精,那麼目前的燒汽油的汽車甚至不必作太大的改動就可以
使用。
隨着石油退出能源舞台,產油地區如中東等地再也沒有現在這樣的重要戰略地位,
並且因為土地貧瘠和乾旱,石油富國的繁榮將成為歷史。人類為爭奪能源發生戰爭
的可能性迅速消失,但是是否就不會發生戰爭了?仍然會,而且可能性更大,因為
戰爭的原因是比石油更加重要的資源,那就是人們每天都不可缺少的水。
中國目前在煤的液化技術上投資絕對是正確的,並且還要研究怎樣將纖維素轉變成
酒精。理論上並非難事,但要把成本降下來,使得酒精的成本和汽油處於相同的級
別,就需要一些努力了。相信一定會有成功的一天。